Итыбаева Г.Т.

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова,

Республика Казахстан

Исследование обработки отверстий зенкером-протяжкой

Способ обработки цилиндрических отверстий зенкером-протяжкой является новым. Он основан на использовании фундаментального положения науки «Сопротивление материалов» об изгибе при внецентровом сжатии и изгибе стержня, каким является традиционный стандартный зенкер.

В условиях внецентрового сжатия работают все стержневые инструменты для обработки отверстий, в том числе и зенкеры. У стержневых инструментов хвостовик расположен сзади инструмента, работа их основана на проталкивании через отверстия, что приводит к возникновению дополнительных радиальных сил и разбивки диаметра обрабатываемых отверстий под действием осевой силы резания (рисунки 1, 2).

Рисунок 1 – Схема условий работы стандартного зенкера

Рисунок 2 – Схема распределения осевой силы по цилиндру у стандартного зенкера

Для иллюстрации указанного положения показана схема сложной эпюры (рисунок 3) действующих удельных сил, возникающих от действия на конус конического хвостовика осевой силы резания.

Рисунок 3 – Схема сложной эпюры действующих удельных сил

(1)

где i – число выбранных на поверхности конуса, которое меняется от n₁ до n_2.

(2)

– удельная осевая сила, действующая в выбранных точках;

– осевая сила, действующая на хвостовик.

В новой конструкции зенкера-протяжки хвостовик расположен спереди и инструмент протаскивается через отверстие, что исключает разбивку отверстия, сопровождающую обработку с проталкиванием инструмента через отверстие (рисунок 4).

Таким образом, обеспечивается хорошее центрирование зенкера-протяжки и повышение качества обработки отверстий. С учётом вышеизложенного была разработана схема обработки цилиндрических отверстий инструментом, у которого хвостовик расположен спереди, что исключает внецентровой изгиб, т.к зенкер-протяжка протягивается через отверстие.

Рисунок 4 – Распределение сил при обработке отверстий зенкером-протяжкой

В процессе протягивания зенкером-протяжкой через отверстие зенкер-протяжка центрируется, исключается её изгиб и увод оси, что повышает качество обработки отверстий. При обработке по предлагаемому способу инструменту сообщается продольное относительное перемещение, как при протягивании или продольное перемещение сообщается заготовке, что относительно соответствует протягиванию. Вращательное движение, присущее зенкеру, сообщается или зенкеру-протяжке или заготовке, что соответствует зенкерованию.

При обработке отверстий традиционным инструментом – зенкером – способ обработки включает главное движение резания Dr и движения подачи Ds, для последовательного снятия припуска вдоль образующей (оси детали).

При обработке отверстия протяжкой главным движением резания Dr является поступательное перемещение инструмента вдоль оси (можно применять и поступательное движение детали, но оно не используется из-за сложности, поэтому в протяжных станках движение резания вдоль оси сообщается только инструменту. Движение подачи в протяжных станках нет, его заменяет конструктивная подача – увеличение диаметра зубьев, т.е. подача на зуб Sz.

При обработке зенкером-протяжкой используются одновременно движения: продольное перемещение вдоль оси (детали или инструмента), которое присуще протягиванию – главное движение резания. Обозначим его Drп; и вращательно движение, присущее зенкерованию. Обозначим его Drз (рисунок 5).

1 – зенкер-протяжка; 2 – заготовка; 3 – вращательное движение зенкера-протяжки, которое в обозначенной точке А даёт движение резания, присущее зенкерованию; 4 – поступательное движение заготовки, вызывающее силу резания вдоль оси зенкера-протяжки и обеспечивающее движение резания присущее протягиванию; Sz – подача на зуб; t_ос – осевой шаг между зубьями

Рисунок 5 – Схема главных движений резания

При разработке нового способа выполнен синтез двух способов обработки: зенкерования с главным движением резания Dr за счёт вращения зенкера или детали, и осевой подачи зенкера или детали Ds; и протягивания с главным движением резания Dr – поступательном перемещении инструмента и конструктивной подачи Sz. При этом, ввиду наличия конструктивной подачи на зенкере-протяжке, движение подачи зенкера превратилось в одну из составляющих результирующего главного движения резания. Конструктивная подача зенкера-протяжки осуществляется за счёт конической формы рабочей части со спиральными зубьями. При этом конструктивная подача осуществляется непрерывно.

При обработке зенкером-протяжкой движение подачи инструмента на станке отсутствует, оно заменено конструктивной подачей для снятия припуска в радиальном направлении, как при протягивании.

Обработка отверстий деталей машин зенкером-протяжкой на токарном станке осуществляется следующими способами: закреплением зенкера-протяжки в патроне и на суппорте токарного станка с левым или правым направлением винтовых стружечных канавок. Рабочие движения при работе зенкером-протяжкой – это сочетание вращательного и поступательного движений. Направление зубьев левое и правое, при соответственно прямом (правом) и обратом (левом) вращении зенкера-протяжки, закреплённого в патроне токарного станка.

Литература

1 Щеголев А.В. Конструирование протяжек. – М.: Машгиз, 1960

2 Кацев П.Г. Обработка протягиванием. – М. : Машиностроение. 1986. – 272 с.

3 Инновационный патент. Способ обработки цилиндрических отверстий и зенкер-протяжка для его осуществления № 20973 от 25.12.2008г. Автор: Дудак Н.С., Итыбаева Г.Т.